[发明专利]一种全息体光栅的制备方法

说明书

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种全息体光栅的制备方法。具体技术方案为：一种全息体光栅的制备方法，将光聚合单体、光引发剂和有机溶剂混合后得到感光溶液，将所述感光溶液倒入玻璃盒内，并将所述玻璃盒内的感光溶液分别置于相干激光下和高压汞灯下曝光，在曝光后去除所述有机溶剂，得全息体光栅。本发明解决了现有技术中纳米粒子在光聚合单体中的分散困难以及全息体光栅折射率调制度不高的问题。

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种全息体光栅的制备方法。

背景技术

基于全息体光栅的光学元件在AR/VR领域具有广阔的应用前景。发展全息体光栅的低成本制备方法，对于全息体光栅的商业化推广应用具有重要意义。折射率调制度是全息体光栅的关键性能参数。例如，应用于光波导AR显示时，在保证衍射效率大于90％的前提下，显示视场角的大小与全息体光栅的折射率调制度呈正相关[Adv.Photonics Res.2021,2,2000049.]。

全息体光栅通常以全息记录材料为原料，经过全息曝光、后处理等步骤而制得。其中，光聚合物基全息记录材料性能优良、性质稳定、后处理步骤简单，逐渐成为主流的全息记录材料。全息体光栅的形成关键在于光聚合物折射率的空间分布控制。例如，利用高折射率的光聚合单体，搭配低折射率的高分子粘接剂或高分子网络时，在相干亮区形成高折射率区域，在相干暗区形成低折射率区域。然而，受限于不同聚合物之间的折射率值较小，光聚合物材料的折射率调制度通常较低，例如杜邦、科思创等公司推出的光聚合物全息材料折射率调制度最高约为0.06。也可以利用低折射率单体与高折射率组分，如二氧化锆纳米粒子、硫化锌纳米粒子或液晶搭配，在相干亮区形成低折射率区域，在相干暗区形成高折射率区域。然而，纳米粒子在光聚合单体中的分散较为困难、添加量有限，同样难以获得高的折射率调制度；而且液晶的成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种全息体光栅的制备方法，解决了现有技术中纳米粒子在光聚合单体中的分散困难以及全息体光栅折射率调制度不高的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种全息体光栅的制备方法，将光聚合单体、光引发剂和有机溶剂混合后得到感光溶液，将所述感光溶液倒入玻璃盒内，并将所述玻璃盒内的感光溶液分别置于相干激光下和高压汞灯下曝光，在曝光后去除所述有机溶剂，得全息体光栅。

优选的，所述相干激光曝光的条件为：两束激光相干形成的干涉条纹周期为400～3000nm，两束激光的光照总强度为1～20mW/cm²，曝光时间为5～300s。

优选的，按照质量百分比计，所述光聚合单体为50.0～80.0％、所述有机溶剂为19.5～47.0％、所述光引发剂为0.5～3.0％。

优选的，所述光聚合单体包括单官能度单体和多官能度单体，所述单官能度单体与所述多官能度单体之比为1:1～1:8。

优选的，所述单官能度单体为N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸酯-2-乙基己酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰吗啉、丙烯酸四氢糠基酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯中的一种或多种的组合。

优选的，所述多官能度单体为季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、异氰尿酸三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或多种的组合。

优选的，所述光引发剂为2,5-双(4-二乙氨基苯亚甲基)环戊酮/N-苯基甘氨酸、玫瑰红/N-苯基甘氨酸、玫瑰红/氯代二苯碘鎓盐/N-甲基二乙醇胺、亚甲基蓝/N-苯基甘氨酸、亚甲基蓝/氯代二苯碘鎓盐/N-甲基二乙醇胺中的一种。

优选的，所述有机溶剂为乙醇、1-丙醇、2-丙醇、乙酸乙酯、丙酮、甲苯、正己烷、甲基环己烷中的一种或多种的组合。